Биология. В 3-х томах. Т. 2

При вдохе из 450 мл вдыхаемого атмосферного воздуха в легкие попадает лишь около 300 мл, а приблизительно 150 мл остается в воздухоносных путях и в газообмене не участвует. При выдохе, который следует за вдохом, этот воздух выводится наружу неизмененным, не отличающимся по своему составу от атмосферного воздуха; его называют поэтому воздухом мертвого, или вредного, пространства. Воздух, достигающий легких, смешивается здесь с 3000 мл воздуха, уже находящегося в альвеолах. Вновь поступившая порция невелика по сравнению с объемом, к которому она добавляется; поэтому полное обновление всего находящегося в легких воздуха — по необходимости медленный процесс. Этот медленный и прерывистый обмен между атмосферным и альвеолярным воздухом сказывается на альвеолярном воздухе столь мало, что его состав остается практически постоянным (13,8% кислорода, 5,5% СО₂ и 80,7% азота). Интересно сравнить состав альвеолярного воздуха с составом воздуха вдыхаемого и выдыхаемого (табл. 11.4). Из таблицы видно, что одну пятую часть поступающего кислорода организм удерживает для своих нужд, тогда как выдыхаемое количество СО₂ в 100 раз больше того количества, которое поступает в организм при вдохе. В тесный контакт с кровью вступает альвеолярный воздух. По сравнению с вдыхаемым воздухом он содержит меньше кислорода, но больше CO₂.

Таблица 11.4. Сравнение состава вдыхаемого, альвеолярного и выдыхаемого воздуха (в объемных процентах)

11.7.5. Измерение дыхания

Обычный прибор, которым в школах, лабораториях и больницах измеряют объем воздуха, поступающего в легкие и выходящего из них, — это спирометр. Он состоит из сосуда с водой и помещенного в него вверх дном другого сосуда емкостью не менее 6 л, в котором находится воздух. Ко дну этого второго сосуда подведена система трубок. Через эти трубки испытуемый дышит, так что воздух в его легких и в сосуде составляет единую замкнутую систему.

Внутренний сосуд уравновешен, и, когда воздух входит в него (если испытуемый делает выдох) или выходит из него (при вдохе), он соответственно поднимается или опускается. Писчик кимографа записывает на медленно вращающемся барабане все эти движения.

К спирометру прилагается подробная инструкция по работе с прибором, и мы ее здесь обсуждать не будем. Важно, однако, уметь анализировать записи прибора и отдавать себе отчет в том, какую информацию можно из них извлечь.

Спирометр дает возможность определять интенсивность метаболизма, дыхательный коэффициент, дыхательный объем, частоту дыхания и потребление кислорода.

Под частотой дыхания понимают число циклов дыхательных движений в минуту. Легочную вентиляцию (ЛВ) определяют, умножая это число на дыхательный объем (ДВ):

ЛВ = Частота дыхания х Дыхательный объем.

Если, например, частота дыхания составляет 15/мин, а дыхательный объем 400 мл, то ЛВ = 15 х 400 мл = 6000 мл/мин (т. е. за 1 мин между организмом испытуемого и средой обменивается 6000 мл воздуха).

Под альвеолярной вентиляцией (АВ) понимают объем воздуха, фактически достигающего легких. Альвеолярная вентиляция меньше легочной.

АВ = Частота дыхания х (Дыхательный объем — Объем мертвого пространства).

Если, например, ДО = 400 мл, объем мертвого пространства = 150 мл и частота дыхания = 15/мин, то

АВ = 15 х (400 — 150) мл/мин = 15 х 250 мл/мин = 3750 мл (т. е. за 1 мин между легкими испытуемого и средой обменивается 3750 мл воздуха).

11.12. Почему альвеолярная вентиляция меньше легочной?

Измерение интенсивности метаболизма

Поскольку почти любой вид метаболической активности организма непосредственно связан с дыханием, измеряя дыхание, мы можем судить об интенсивности обмена веществ в организме. Ее можно вычислить, определив потребление кислорода.

11.13. Ознакомьтесь с рис. 11.38. Нетрудно заметить, что чем меньше животное, тем выше у него интенсивность обмена. В чем причина этого?

11.14. Как можно сравнить интенсивность обмена у млекопитающих, отличающихся по своим размерам?

Рис. 11.38. Интенсивность метаболизма в расчете на 1 г массы тела (логарифмическая шкала)

11.7.6. Основной обмен